ZHCABU4B June   2020  – October 2022 UCC21710-Q1 , UCC21732-Q1 , UCC5870-Q1

 

  1.   使用隔离式 IGBT 和 SiC 栅极驱动器的 HEV/EV 牵引逆变器设计指南
  2. 1引言
  3. 2HEV/EV 概要
    1. 2.1 HEV/EV 架构
    2. 2.2 HEV/EV 牵引逆变器系统架构
    3. 2.3 HEV/EV 牵引逆变器系统性能影响
  4. 3HEV/EV 牵引逆变器驱动级的设计
    1. 3.1  UCC217xx-Q1 简介
    2. 3.2  使用 UCC217xx-Q1 设计牵引逆变器驱动系统
    3. 3.3  保护特性的说明
    4. 3.4  UCC217xx-Q1 的保护特性
    5. 3.5  UCC217xx-Q1 保护和监控特性描述
      1. 3.5.1 初级侧和次级侧 UVLO 和 OVLO
      2. 3.5.2 过流 (OC) 和去饱和 (DESAT) 检测
      3. 3.5.3 2 级和软关断
      4. 3.5.4 开关管栅极电压 (VGE/VGS) 监控
      5. 3.5.5 开关管防击穿
      6. 3.5.6 集成式内部或外部米勒钳位
      7. 3.5.7 隔离式模拟至 PWM 通道
      8. 3.5.8 短路钳位
      9. 3.5.9 有源下拉
    6. 3.6  UCC5870-Q1 简介
    7. 3.7  使用 UCC5870-Q1 设计牵引逆变器驱动系统
    8. 3.8  保护特性的说明
    9. 3.9  UCC5870-Q1 的保护特性
    10. 3.10 UCC5870-Q1 保护和监控特性描述
      1. 3.10.1  初级侧和次级侧 UVLO 和 OVLO
      2. 3.10.2  可编程去饱和 (DESAT) 检测和过流 (OC)
      3. 3.10.3  可调 2 级或软关断
      4. 3.10.4  有源高压钳位
      5. 3.10.5  开关管栅极电压 (VGE/VGS) 监控
      6. 3.10.6  栅极阈值电压监控器
      7. 3.10.7  开关管防击穿
      8. 3.10.8  主动短路 (ASC)
      9. 3.10.9  集成式内部或外部米勒钳位
      10. 3.10.10 隔离式模数转换器
        1. 3.10.10.1 功率晶体管的温度监控
      11. 3.10.11 短路钳位
      12. 3.10.12 有源和无源下拉
      13. 3.10.13 驱动器 IC 的热关断和温度警告
      14. 3.10.14 时钟监控器和 CRC
      15. 3.10.15 SPI 和寄存器数据保护
  5. 4隔离式偏置电源架构
  6. 5总结
  7. 6参考文献
  8. 7修订历史记录

4 隔离式偏置电源架构

汽车牵引逆变器系统中有关栅极驱动器的另一个重要考虑因素是偏置电源架构。偏置电源可提供用于驱动每个 IGBT 或 SiC MOSFET 的隔离式电源。为了使逆变器保持正常运行，必须保证一个或多个隔离式电源具有可靠性。栅极驱动器偏置电源的架构因所需的可靠性级别而异。偏置电源可以在多个驱动器之间共享（集中式）、单独提供给每个驱动器（分布式）或部分共享（半分布式）。

集中式偏置电源架构具有元件数少、成本低和通用控制等优势。但是，该架构的变压器可能体积庞大，会受到共模电流的影响，当在六个驱动器之间共享时，可能会导致复杂的 PCB 布线，并且本身不包含任何冗余。

GUID-8ECA0803-805D-4AB0-804C-F806789C71CD-low.gif图 4-1 集中式偏置电源架构

半分布式电源由多个变压器组成，可为各种驱动器组产生偏置。例如，每个高侧驱动器可由单独的变压器供电，而所有低侧驱动器均可共享。此架构的优势在于变压器结构和 PCB 布局简单，能够为每个偏置电源提供更高的电源质量、电源变压器的重量分布以及简单控制。缺点包括元件数量更多、成本更高并且仍然缺乏冗余。

GUID-80BDAE3A-C34F-4F77-A87E-3E44C9240C1C-low.gif图 4-2 半分布式偏置电源架构

最后，分布式电源架构为每个栅极驱动器提供单独的偏置电源。虽然它需要更多的元件，导致成本更高，但其优点包括高冗余度、简化的布局和重量分布以及更好的供电质量。

GUID-60DC8FAD-181F-4CE5-9905-5F04E19927A3-low.gif图 4-3 分布式偏置电源架构

更多有关偏置电源的信息，请参阅 TI 的高电压控制器产品系列和适用于 HEV/EV 牵引逆变器的偏置电源参考设计。